Фотораспад
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( март 2011 г. ) |
| Взаимодействие света и материи |
|---|
 |
| Низкоэнергетические явления: |
| Фотоэлектрический эффект |
| Явления средней энергии: |
| Томсоновское рассеяние |
| Комптоновское рассеяние |
| Явления высоких энергий: |
| Парное производство |
| Фотораспад |
| Фотоделение |
Фотораспад (также называемый фототрансмутацией или фотоядерной реакцией ) — это ядерный процесс , в котором атомное ядро поглощает гамма-лучи высокой энергии , переходит в возбужденное состояние и немедленно распадается, испуская субатомную частицу. Входящие гамма-лучи эффективно выбивают один или несколько нейтронов , протонов или альфа-частиц из ядра. [1] Реакции называются (γ,n), (γ,p) и (γ,α).
Фотораспад является эндотермическим (поглощением энергии) для атомных ядер легче железа и иногда экзотермическим (высвобождением энергии) для атомных ядер тяжелее железа . Фотораспад отвечает за нуклеосинтез по крайней мере некоторых тяжелых, богатых протонами элементов посредством p-процесса в сверхновых типа Ib, Ic или II.Это приводит к дальнейшему превращению железа в более тяжелые элементы. [ нужна ссылка ]
Фоторасщепление дейтерия [ править ]
Фотон, несущий энергию 2,22 МэВ или более, может фоторазрушить атом дейтерия :
Джеймс Чедвик и Морис Гольдхабер использовали эту реакцию для измерения разницы масс протона и нейтрона. [2] Этот эксперимент доказывает, что нейтрон не является связанным состоянием протона и электрона, [ почему? ] [3] как это было предложено Эрнестом Резерфордом .
Фотораспад бериллия [ править ]
Фотон : с энергией 1,67 МэВ и более может фоторасщеплять атом бериллия-9 (100% природного бериллия, его единственный стабильный изотоп)
Сурьму-124 компонуют с бериллием для изготовления лабораторных источников нейтронов и пусковых источников нейтронов . Сурьма-124 (период полураспада 60,20 дней) излучает β- и гамма-лучи с энергией 1,690 МэВ (также 0,602 МэВ и 9 более слабых излучений от 0,645 до 2,090 МэВ), образуя стабильный теллур-124. Гамма-лучи сурьмы-124 расщепляют бериллий-9 на две альфа-частицы и нейтрон со средней кинетической энергией 24 кэВ (так называемый промежуточный нейтрон по энергии): [4] [5]
124
51 Сб
→ 124
52 Чай+
б −
+
с
Другие изотопы имеют более высокие пороги образования фотонейтронов - до 18,72 МэВ для углерода-12 . [6]
Гипернова [ править ]
При взрывах очень крупных звезд (250 и более масс Солнца ) фотораспад является основным фактором возникновения сверхновой . Когда звезда достигает конца своей жизни, она достигает таких температур и давлений, при которых энергопоглощающие эффекты фотораспада временно снижают давление и температуру внутри ядра звезды. Это приводит к тому, что ядро начинает коллапсировать, поскольку энергия отнимает фотораспад, а коллапс ядра приводит к образованию черной дыры . Часть массы ускользает в виде релятивистских струй первые металлы . , которые могли бы «распылить» во Вселенную [7] [8]
Фотораспад при молнии [ править ]
Земные молнии производят высокоскоростные электроны, которые создают всплески гамма-излучения в виде тормозного излучения . Энергии этих лучей иногда бывает достаточно, чтобы начать фотоядерные реакции, приводящие к испусканию нейтронов. Одна из таких реакций, 14
7 Н
(с, н) 13
7 Н
, является единственным естественным процессом, кроме тех, которые вызываются космическими лучами , в которых 13
7 Н
производится на Земле. Нестабильные изотопы, оставшиеся в результате реакции, могут впоследствии испускать позитроны за счет β + разлагаться . [9]
Фотоделение [ править ]
Фотоделение — похожий, но отличающийся процесс, при котором ядро после поглощения гамма-лучей подвергается ядерному делению (расщепляется на два фрагмента почти одинаковой массы).
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Клейтон, Д.Д. (1984). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза . Издательство Чикагского университета . стр. 519 . ISBN 978-0-22-610953-4 .
- ^ Чедвик, Дж.; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный «фотоэффект»: распад диплона γ-лучами» . Природа . 134 (3381): 237–238. Бибкод : 1934Natur.134..237C . дои : 10.1038/134237a0 .
- ^ Ливси, Д.Л. (1966). Атомная и ядерная физика . Уолтем, Массачусетс: Блейсделл. п. 347. LCCN 65017961 .
- ^ Лалович, М.; Верле, Х. (1970). «Энергетическое распределение фотонейтронов сурьмы-бериллия». Журнал ядерной энергии . 24 (3): 123–132. Бибкод : 1970JNuE...24..123L . дои : 10.1016/0022-3107(70)90058-4 .
- ^ Ахмед, С.Н. (2007). Физика и техника обнаружения радиации . п. 51. Бибкод : 2007perd.book.....A . ISBN 978-0-12-045581-2 .
- ^ Справочник по фотоядерным данным для приложений: сечения и спектры . МАГАТЭ. 28 февраля 2019 года. Архивировано из оригинала 26 апреля 2017 года . Проверено 24 апреля 2017 г.
- ^ Фрайер, CL; Вусли, ЮВ; Хегер, А. (2001). «Сверхновые с парной нестабильностью, гравитационные волны и гамма-транзиенты». Астрофизический журнал . 550 (1): 372–382. arXiv : astro-ph/0007176 . Бибкод : 2001ApJ...550..372F . дои : 10.1086/319719 . S2CID 7368009 .
- ^ Хегер, А.; Фрайер, CL; Вусли, ЮВ; Лангер, Н.; Хартманн, Д.Х. (2003). «Как массивные одиночные звезды заканчивают свою жизнь». Астрофизический журнал . 591 (1): 288–300. arXiv : astro-ph/0212469 . Бибкод : 2003ApJ...591..288H . дои : 10.1086/375341 . S2CID 59065632 .
- ^ Иното, Теруаки; Вада, Ёсихиро; Юаса, Такаюки; Макишима, Кадзуо; Сато, Накано, Тошио, Дайго; позитронов , молнии обнаруженные « в Фотопроблемные » из . обнаружения реакции и нейтронов